一種包覆改性的正極材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋰離子電池領(lǐng)域，具體地，涉及鋰離子電池正極材料，特別地，涉及一種包覆改性的正極材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池是一種新型的二次電池，它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來(lái)工作。
[0003]鋰離子電池具有比容量高、電壓高和安全性好等優(yōu)點(diǎn)，并廣泛應(yīng)用于便攜式電子產(chǎn)品。隨著市場(chǎng)對(duì)鋰離子電池正極材料的需求日益增加，對(duì)正極材料電化學(xué)容量、快充性能、循環(huán)性能和安全性能等方面的要求也越來(lái)越高。
[0004]目前，最常用的鋰離子電池正極材料為層狀LiCoO2，而其研宄方向主要為高電壓和高壓實(shí)，同時(shí)兼顧倍率性能和安全性能。在高的充電電壓條件下，一方面正極材料與電解液容易發(fā)生反應(yīng)，造成安全事故；另一方面也會(huì)造成正極材料自身結(jié)構(gòu)被破壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明人進(jìn)行了銳意研宄，結(jié)果發(fā)現(xiàn):在由LiCcvxMxO2所示的基體上，包覆金屬氧化物，得到一種包覆改性的正極材料。
[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種包覆改性的正極材料，該正極材料包括基體和包覆層，其中，
[0007]所述基體由下述式I所示:
[0008]LiCcvxMxO2
[0009]式I
[0010]其中，X的取值為O彡X彡0.3，當(dāng)X不為O時(shí)，所述M為Mg、Al、Mn、N1、Ca、Zr、Cr、T1、Cu、Zn、Y、Ce、Mo、Nb、V、P 和 F 中的一種或多種，
[0011]所述包覆層為金屬氧化物中的一種或多種。
[0012]本發(fā)明的另一目的在于提供一種制備上述包覆改性的正極材料的的方法，該方法包括以下步驟:
[0013](I)基體的制備
[0014](1.1)將鈷源、鋰源和含M的化合物混合，然后將混合物料在在500?1100°C下燒結(jié)3?20h ；
[0015](1.2)將步驟(1.1)中燒結(jié)后的混合物料依次經(jīng)過(guò)粉碎，過(guò)篩后得到所述基體。
[0016](2)包覆改性的正極材料的制備
[0017](2.1)將金屬氧化物加入到溶劑中形成A液，
[0018](2.2)將所述基體加入到A液中，然后依次進(jìn)行干燥，過(guò)篩和燒結(jié)，得到所述包覆改性的正極材料。
[0019]本發(fā)明的再一目的在于提供由本發(fā)明公開的一種包覆改性的正極材料用于鋰離子電池的正極材料的用途。
[0020]由本發(fā)明提供的包覆改性的正極材料，該正極材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、安全性能好、比容量高，具有優(yōu)異的快充性能。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1示出對(duì)比例I和實(shí)施例1中所制備得到的正極材料的XRD譜圖；
[0022]圖2示出對(duì)比例I中所制備得到的正極材料的掃描電子顯微鏡照片；
[0023]圖3示出實(shí)施例1中所制備得到的包覆改性的正極材料的掃描電子顯微鏡照片；
[0024]圖4示出對(duì)比例I和實(shí)施例1中所得的正極材料的電化學(xué)測(cè)試圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將隨著這些說(shuō)明而變得更為清楚、明確。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種包覆改性的正極材料，該正極材料包括基體和包覆層，其中，所述包覆層在所述基體的表面。
[0027]在上述正極材料中，所述基體由下述式I所示:
[0028]LiCcvxMxO2
[0029]式I
[0030]在上述基體中，所述M 為 Mg、Al、Mn、N1、Ca、Zr、Cr、T1、Cu、Zn、Y、Ce、Mo、Nb、V、P和F中的一種或多種。
[0031]在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述M為Mg、Al、N1、Mn、Zr、T1、Cr、Nb和F中的一種或多種。
[0032]在進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述M為Mg、Al、N1、Mn、Zr、Ti和Cr中的一種或多種。
[0033]在更進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述M為Mg、Ni和Ti中的一種或多種。
[0034]在上述基體中，可以含有M元素，也可以不含有M元素，當(dāng)不含有M元素時(shí)，X取值為0，因此，X的取值范圍如下所示:0彡X彡0.3。
[0035]在上述基體中，所述X的取值范圍優(yōu)選為0〈x ( 0.25，進(jìn)一步地，優(yōu)選為0.01 ^ X ^ 0.2，更進(jìn)一步地，優(yōu)選為 0.05 ^ X ^ 0.15，最優(yōu)選為 0.05 ^ x ^ 0.1o
[0036]在上述正極材料中，所述包覆層在所述基體的表面，特別地，所述包覆層包覆在所述基體的表面。
[0037]在上述正極材料中，所述包覆層為金屬氧化物，所述金屬氧化物的導(dǎo)電率大于所述基體的導(dǎo)電率。
[0038]在上述正極材料中，所述金屬氧化物的導(dǎo)電率高于l(T3S/cm。
[0039]在上述正極材料中，所述金屬氧化物的顆粒大小并沒(méi)有特別地限制，可根據(jù)實(shí)際情況和實(shí)際需求進(jìn)行選擇。
[0040]在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述金屬氧化物為納米顆粒，粒徑為Ι-lOOnm，進(jìn)一步地，優(yōu)選為l_30nm，更進(jìn)一步地，優(yōu)選為5-lOnm。
[0041]在上述正極材料中，所述金屬氧化物為導(dǎo)電率高于10_3S/cm的金屬氧化物，優(yōu)選為下述中的一種或多種:摻鋁氧化鋅和摻雜選自以下元素中一種或多種的二氧化錫，其中所述元素為 In、Sb、Mn、T1、Co、Ir 和 F。
[0042]在進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述金屬氧化物為摻鋁氧化鋅、氧化銦錫和摻雜Sb、Ti或Co的二氧化錫中的一種或多種。更進(jìn)一步地，所述金屬氧化物為摻鋁氧化鋅、氧化銦錫和摻雜Sb的二氧化錫中的一種或多種。
[0043]上述所提及的金屬氧化物的來(lái)源并不受到具體的限制，均可商購(gòu)獲得，也可以自制獲得，可根據(jù)實(shí)際需求和實(shí)際情況進(jìn)行選擇。
[0044]在上述所提及的金屬氧化物中，摻雜Sb、Mn、T1、Co、Ir或F的二氧化錫分別是在二氧化錫上摻雜Sb、Mn、T1、Co、Ir或F形成的金屬氧化物。其中，摻雜的比例并不受到具體的限制，可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。
[0045]在上述正極材料中，所述包覆層與所述基體的質(zhì)量比為0.01?10:100。
[0046]在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述包覆層與所述基體的質(zhì)量比為0.1?8:100。
[0047]在進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述包覆層與所述基體的質(zhì)量比為0.5?6:100，更進(jìn)一步地，所述包覆層與所述基體的質(zhì)量比為0.5?3:100。
[0048]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種制備由本發(fā)明所提供的包覆改性的正極材料的方法，該方法包括以下兩個(gè)步驟:
[0049]步驟一、基體的制備
[0050]在上述步驟一中，所述基體由下式I所示:
[0051]LiCcvxMxO2
[0052]式I
[0053]在上述式I 中，所述 M 為 Mg、Al、Mn、N1、Ca、Zr、Cr、T1、Cu、Zn、Y、Ce、Mo、Nb、V、P
和F中的一種或多種。
[0054]在上述式I中，X的取值范圍如下所示:0彡X彡0.3。
[0055]在上述步驟一中，所述基體的制備方法并沒(méi)有特別地限制，可根據(jù)實(shí)際需求和實(shí)際情況進(jìn)行選擇。
[0056]在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述基體由包括以下兩個(gè)步驟的方法制備得到:
[0057]步驟(I)、將鋰源、鈷源和含M的化合物混合，然后將混合物料在500?1100°C下燒結(jié)3?20h。
[0058]在上述步驟(I)中，所述鋰源為碳酸鋰、氫氧化鋰、硝酸鋰和醋酸鋰中的一種或多種。
[0059]在上述步驟(I)中，所述鈷源為四氧化三鈷、氧化亞鈷、碳酸鈷、草酸鈷、氫氧化鈷和羥基氧化鈷中的一種或多種。
[0060]在上述步驟(I)中，所述含M的化合物為含M的氧化物、含M的氫氧化物、含M的羥基氧化物、含M的碳酸鹽、含M的草酸鹽和含M的氟化物中的一種或多種。
[0061]在上述步驟(I)中，所述11為1%、六1、]\111、祖、0&、21'、0、11、01、211、￥、06、]\10、恥、V、P 或 F。
[0062]作為含M 的氧化物的實(shí)例，具體提及:Mg0、Al203、Mn02、Ni0、Ca0、Zr02、Cr203、Ti02、CuO、ZnO, Y203、CeO2、MoO3、Nb2O5' V205、AlF3和 MgF 2等。
[0063]作為含M的氫氧化物的實(shí)例，具體提及:Mg(OH)2, Al(OH)3' Mn(OH)2, Ni (OH)2,Ca (OH)2, Zr (OH)2, Cr (OH) 3、Cu (OH)2, Zn (OH)2, Y